董 喆，邊麗梅，鄭 偉，張麗妍，張 昊，孟繁盛

（赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古 赤峰 024031）

內(nèi)蒙古自治區(qū)是全國13個糧食主產(chǎn)省區(qū)和5個糧食凈調(diào)出省區(qū)之一，是保障國家糧食安全的主力軍［1］。玉米是內(nèi)蒙古自治區(qū)第一大糧食作物，2018年內(nèi)蒙古自治區(qū)玉米種植面積374.2萬hm2，產(chǎn)量2 700.0萬t，分別占全區(qū)糧食作物種植面積和總產(chǎn)量的55.11%和75.99%［2］。赤峰市位于中國優(yōu)質(zhì)玉米種植帶上，玉米是該市第一大糧食作物，產(chǎn)量占全市糧食總產(chǎn)量的17%［2］。赤峰市地處大興安嶺南段和燕山北麓山地丘陵區(qū)，屬于典型的干旱半干旱地區(qū)，多山多丘陵，常年降水量在380 mm左右，地下水匱乏、用水不合理、水資源利用率低等問題日益嚴(yán)峻，成為限制該市玉米增產(chǎn)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)、綠色、高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵因素［3］。地膜覆蓋可以減少土壤水分的蒸發(fā)，并促進(jìn)水分從深層土壤向表土移動［4］。較高的土壤含水量促進(jìn)作物生長，表現(xiàn)為生物量積累、子粒產(chǎn)量增加，水分利用效率提高等［5-7］。本研究于2017—2018年連續(xù)2年開展試驗(yàn)，探討不同覆膜種植方式下春玉米生育期前后作物產(chǎn)量和水分利用效率變化情況，對作物產(chǎn)量以及水分利用效率等因素進(jìn)行綜合評價(jià)，為拓展燕山丘陵區(qū)春玉米農(nóng)田種植方式提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017—2018年在內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院城子試驗(yàn)基地（42°16′N、118°56′E、海拔568 m）進(jìn)行。試驗(yàn)地區(qū)屬于溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，有效年積溫2 900～3 200℃，無霜期135～140 d；試驗(yàn)地前茬為玉米，供試土壤為沙壤土。0～20 cm土層基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)17.5 g/kg，堿解氮109 mg/kg，速效磷18.4 mg/kg，速效鉀155 mg/kg。2017年4—10月降雨總量為366.8 mm，2018年為368.7 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用寬窄行播種方式，寬行80 cm，窄行40 cm，壟高10～15 cm，兩壟中間為播種溝。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共4個處理：不覆膜（CK）、行上覆膜、行間覆膜、全膜雙壟溝播。每個處理3次重復(fù)。供試品種為本地主栽玉米品種赤單228，種植密度8.25×104株/hm2；小區(qū)面積為120 m2（5 m×24 m）。施中吉牌復(fù)混肥料（玉米專用肥）750 kg/hm2，N-P2O5-K2O=28-7-10。

1.3 測定項(xiàng)目

1.3.1 土壤含水量 在播種前和成熟后分別測定0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土層土壤含水量，采用傳統(tǒng)烘干稱質(zhì)量法測定。土壤貯水量根據(jù)土壤含水量和土壤容重計(jì)算。土壤貯水量計(jì)算公式為［8］：

式中，w為土壤貯水量，mm；γi為第i層土壤容重，g/cm3；di為第i層土層厚度，cm；θi為第i層土壤質(zhì)量含水率，%。

1.3.2 生育進(jìn)程 生育進(jìn)程包括玉米播種期、出苗期、拔節(jié)期、吐絲期、成熟期及收獲期，調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)是各小區(qū)內(nèi)植株50%以上達(dá)到要求為記載期。

1.3.3 產(chǎn)量 收獲期按小區(qū)實(shí)際收成計(jì)產(chǎn)，并折算成標(biāo)準(zhǔn)含水量（14%）的產(chǎn)量。每個處理連續(xù)取10株玉米測定穗長、穗粗、禿尖、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等指標(biāo)。

1.3.4 水分利用效率 作物水分利用效率是表征作物對水分利用程度的重要指標(biāo)，采用水量平衡法計(jì)算作物生育期耗水量及水分利用效率，計(jì)算公式為：

式中，ET為作物實(shí)際耗水量，mm；WUE為水分利用效率，kg/（mm·hm2）；Y為作物產(chǎn)量，kg/hm2；ΔW為生育期前后土壤貯水量變化，mm；P為生育期降雨量，mm；I為灌溉定額，mm；D為深層滲漏量，mm；未產(chǎn)生深層滲漏，D可忽略不計(jì)。R為地表徑流量，mm；試驗(yàn)區(qū)地勢平坦，R可忽略不計(jì)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010軟件和SPSS20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析，用LSD法對不同處理之間進(jìn)行差異顯著性分析（P＜0.05），并用Origin9.1軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆膜方式對土壤含水率的影響

不同覆膜方式對土壤含水率的影響見圖1。由圖1可知，不同年份行上覆膜、行間覆膜、全膜雙壟溝播和不覆膜處理在0～100 cm土層土壤含水率整體變化趨勢基本相似。在0～20 cm土層深度中，各處理間土壤含水率變化趨勢一致，表現(xiàn)為全膜雙壟溝播＞行間覆膜＞行上覆膜＞不覆膜；2017、2018年全膜雙壟溝播處理的土壤含水率在4個處理中均最高，播種前和收獲后的土壤含水率在2017年分別為18.25%和13.26%，2018年分別為17.86%和12.96%。在20～40 cm土層深度中，各處理間土壤含水率變化趨勢一致，表現(xiàn)為全膜雙壟溝播＞行上覆膜＞行間覆膜＞不覆膜；2017、2018年全膜雙壟溝播處理的土壤含水率最高，播種前和收獲后的土壤含水率在2017年分別為17.93%和12.11%；2018年分別為17.69%和12.52%。在40～100 cm土層深度中，除播種前80～100 cm土層深度以外，各處理的土壤含水率均高于不覆膜（CK）處理的土壤含水率。

圖1 不同覆膜方式對土壤含水率的影響

2.2 不同覆膜方式對玉米生育期的影響

不同覆膜方式的玉米生育時(shí)期見表1。由表1可以看出，不同覆膜方式處理對玉米生育期進(jìn)程影響不同。2017年，行上覆膜、行間覆膜和全膜雙壟溝播3種覆膜方式處理的生育期分別為130、130、131 d，較不覆膜（CK）處理相比，延長了4～5 d。3種覆膜方式處理的出苗期較不覆膜（CK）處理提前1～2 d，拔節(jié)期和吐絲期較不覆膜（CK）處理均提前3 d，成熟期較不覆膜（CK）處理均推遲3 d。2018年，行上覆膜、行間覆膜和全膜雙壟溝播3種覆膜方式處理的生育期分別為132、132、133 d，較不覆膜（CK）處理相比，延長了5～6 d。3種覆膜方式處理的出苗期較不覆膜（CK）處理提前2～3 d，拔節(jié)期和吐絲期較不覆膜（CK）處理均提前2 d，成熟期較不覆膜（CK）處理均推遲3 d。

表1 不同覆膜方式的玉米生育時(shí)期

2.3 不同覆膜方式對玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

不同覆膜方式對玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響見表2。由表2可知，3種覆膜處理的玉米產(chǎn)量和水分利用效率均高于不覆膜（CK）處理，連續(xù)2年均表現(xiàn)為全膜雙壟溝播＞行間覆膜＞行上覆膜＞不覆膜。2017年，全膜雙壟溝播處理的產(chǎn)量和水分利用效率最高，分別為13 762.5 kg/hm2和23.6 kg/（mm·hm2），各處理間差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。2018年，全膜雙壟溝播處理的產(chǎn)量和水分利用效率最高，分別為14 013.0 kg/hm2和24.4 kg/（mm·hm2），行上覆膜和行間覆膜處理之間差異不顯著。

表2 不同覆膜方式對玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

由表3可以看出，全膜雙壟溝播處理的千粒重最高，2年分別為435.9 g和453.6 g。2017年全膜雙壟溝播處理與其他2種覆膜方式處理的千粒重差異顯著且3者均顯著高于不覆膜處理。穗長、穗粗、行粒數(shù)、穗粒數(shù)均以全膜雙壟溝播處理最高。

表3 不同覆膜方式的產(chǎn)量影響因素

3 小結(jié)與討論

肖繼兵等［9］、曹玉軍等［10］研究發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋處理的保墑效應(yīng)主要表現(xiàn)在明顯提高土壤0～60 cm土層水分含量，改善玉米營養(yǎng)生長的水分需求，從而促進(jìn)植物生長。其中，生育前期和中后期土壤0～40 cm土層含水量變化較大，隨土層加深土壤含水量受外界影響程度減弱［10］。本文通過研究行上覆膜、行間覆膜、全膜雙壟溝播地膜覆蓋方式對玉米土壤含水率的影響。結(jié)果表明，不同覆膜方式播種前和收獲后土壤0～80 cm土層水分含量均高于不覆膜處理，尤其是各處理間0～20 cm和20～40 cm土壤含水率變化趨勢一致，最高均為全膜雙壟溝播處理，隨著土層加深土壤含水率的變化處于平穩(wěn)。有研究表明［11，12］，玉米是需水量較大的作物，其大部分根系主要分布在0～40 cm土層內(nèi)。因此，覆膜明顯提高了0～40 cm土層的土壤含水率，滿足了玉米對水分的需求，加快促進(jìn)玉米生長發(fā)育。

大量研究表明［13-19］，采用地膜覆蓋栽培方式種植玉米具有良好的增產(chǎn)效應(yīng)，并且顯著提高了水分利用效率。本研究表明不同覆膜方式對玉米產(chǎn)量和水分利用效率有顯著影響。以2018年為例，行上覆膜、行間覆膜和全膜雙壟溝播處理的子粒產(chǎn)量分別為12 951.5、13 310.5、14 013.0 kg/hm2，較 不 覆 膜（CK）分別增加了6.98%、9.94%和15.74%；水分利用效率分別為22.8、23.2、24.4 kg/（mm·hm2），較不覆膜（CK）分別增加了7.04%、8.92%和14.6%。綜合2年試驗(yàn)結(jié)果表明，全膜雙壟溝播的子粒產(chǎn)量和水分利用效率表現(xiàn)最好，穗長、穗粗、穗粒數(shù)和千粒重等產(chǎn)量影響因素中也以全膜雙壟溝播處理表現(xiàn)最好，這與李尚中等［20］研究結(jié)果基本一致。

綜上所述，全膜雙壟溝播種植模式可明顯提高土壤含水率，延長玉米生育期，提高水分利用效率，顯著增加玉米子粒產(chǎn)量，該模式適宜在干旱少雨地區(qū)應(yīng)用。